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1、一、微生物的基因突变,基因突变：简称突变，是指细胞内（或病毒粒子内）遗传物质的分子结构或数量突然发生的可遗传的变化。从自然界分离的菌株称野生型，突变后的菌株称突变型（株）。,微生物基因突变,狭义的基因突变（点突变）：只涉及DNA分子一对碱基或少数几对碱基的变化。广义：包括染色体畸变和基因突变。,1、根据DNA变化的范围分,基因突变,置换,移码突变（缺失或添加）,染色体畸变,染色体结构改变,染色体数目改变,转换,颠换,缺失重复倒位易位,整倍性改变,非整倍性改变,（一）突变类型,（1）碱基置换：一对碱基被另一对碱基所置换 转换：从一种嘌呤变到另一嘌呤 或从一种嘧啶到另一嘧啶，可称为转换；颠换：从嘌
2、呤到嘧啶（A-C或G-T等）或从嘧啶到嘌呤（C-G，T-A等），则称它为颠换。,（2）移码突变：DNA分子中一对或少数几对核苷酸增加或缺失而造成的基因突变。,（3）染色体畸变:某些因素使DNA发生大的损伤，使染色体产生畸变，结构上出现缺失、重复、倒位和易位的现象，数目上有所增减。,DNA复制中的碱基配对错误,自发损伤,脱嘌呤,脱氨基,氧化性损伤碱基,可转移遗传因子的作用,自发突变,碱基类似物,烷化剂,嵌合剂,辐射,黄曲霉毒素,诱发突变,2、根据突变起因分,自发突变：指生物体在无人工干预下自然发生的低频率突变。诱发突变：指通过人为的方法，利用物理、化学或生物因素显著提高基因自发突变频率，从而达到
3、遗传性状的改变。,营养缺陷型,抗性突变型,条件致死突变型,形态突变型,抗原突变型,产量突变型,选择型突变,非选择型突变,3、根据表型分,选择型突变：凡能用选择性培养基（或其他选择性培养条件）快速选择 出来的突变株。,致死突变型和半致死突变型,营养缺陷型：丧失某种物质合成能力，无法在基础培养基上生长。抗性突变型：对化学药物或致死物理因子产生抗性 条件致死突变型：某条件能正常生长，另一条件却不能。如Ts突变株。,形态突变型:个体或菌落形态发生变异抗原突变型:细胞抗原结构发生变异，如荚膜成分产量突变型:代谢产物产量变异,高正T,低负T 致死突变型和半致死突变型：由于基因突变而造成个体死亡的突变类型为
4、致死突变型。造成个体生活力下降的的突变型为半致死突变型。,正向突变,回复突变,4、根据突变方向分,正向突变：野生型基因可以通过突变成为突变型基因。回复突变：突变型基因会再次发生突变而成为野生型基因,1.自发性:有三个实验证明2.不对应性(性状与原因）3.稀有性；4.独立性；5.可诱变性；6.稳定性；7.可逆性。,（二）基因突变的特点,某一细胞（或病毒粒子）在每一世代中发生某一性状突变的几率，称突变率。,突变率,Luria等的变量试验,T1,103,103,0.2ml,相差很大,相差不大,Newcombe的涂布试验,Lederberg等的影印平板培养法,影印法分离缺陷型菌株,1 自发突变机制,（
5、1）多因素低剂量的诱变效应；（2）互变异构效应,（三）基因突变机制,在自然环境中存在着低剂量的宇宙射线、各种短波辐射、低剂量的诱变物质和微生物自身代谢产生的诱变物质等的作用引起的突变。,多因素低剂量的诱变效应,四种碱基第六位上的酮基或氨基的瞬间变构，会引起碱基的错配。T和G可以酮式或稀醇式出现，C和A可以氨基式或亚氨基式出现。平衡是倾向于酮式或氨基式的，因此，DNA双链中以AT和GC碱基配对为主。,互变异构效应,诱变剂：能够提高生物体突变频率的物质。常用的诱变剂包括物理、化学和生物的三大类。,2、诱发突变机制,紫外线、快中子、X射线、射线、射线、激光 物理因素中目前使用得最方便而且十分有效的是
6、紫外线。,物理诱变剂,DNA对紫外线有强烈的吸收，在碱基中嘧啶（T，C）比嘌呤（A，G）更敏感。紫外线的作用机制是主要形成胸腺嘧啶二聚体，以改变DNA生物活性，造成菌体死亡和变异。,紫外线的作用原理,把经UV照射后的M立即暴露于可见光下时，死亡率明显降低的现象。,光复活作用,切除修复 不依赖于可见光，只通过酶切去除嘧啶二聚体，随后重新合成一段正常DNA链的核酸修复方式。重组修复SOS修复,核酸内切酶,核酸外切酶,碱基类似物 2-氨基嘌呤、5-溴尿嘧啶、8-氮鸟嘌呤原理：在结构上和目标物类似，可以被用于DNA合成，但配对时和原有碱基表现出差异。如5-溴尿嘧啶（5-BU）是胸腺嘧啶（T）的类似物，
7、BU（酮式）-A，BU（稀醇式）-G,化学诱变剂,与碱基反应的物质,烷化剂（如亚硝基胍强致癌物）原理：诱变剂中含有一个或多个活性烷基，使碱基烷化。如鸟嘌呤烷基化后，稀醇式为主要存在形式。GC G*T AT,脱氨基诱变剂（如亚硝酸）原理：使碱基脱氨基。如A脱氨基 H（次黄嘌呤）只能和C配对，ATHCGC,原理：插入DNA双螺旋相邻的碱基对之间，引起DNA分子插入或缺失一个或几个碱基，造成遗传密码转录和翻译的错误。,移码诱变剂,丫啶类物质、丫啶氮芥衍生物,吖啶类染料（吖啶橙等）和称为ICR的物质都是有效的移码突变诱变剂。细菌:ICR191有效；酵母菌:溴化乙锭有效噬菌体:吖啶橙和5-氨基吖啶有效；,
